基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法技术

本发明专利技术公开一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法，步骤为：调查不同立地条件下自然森林群落物种组成、植物固碳功能性状和地上碳储量，建立基于植物群落功能性状组成与地上碳储量的结构方程模型，筛选碳汇功能显著的植物群落类型，并按植物群落功能性状组成权重，列选优良固碳物种；根据植物群落功能性状组成和地上碳储量关系的地形依赖性，进一步筛选适应不同立地条件的最佳固碳物种；依据植物群落功能性状组成的权重比例，量化目标碳汇植物群落的物种数量配比；最后，综合植物群落功能组成、数量配置、植配密度、种植方法和幼林抚育等形成完整的高效碳汇林构建方法。具有碳汇效益高、适应性强、生长好、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法
本专利技术涉及一种碳汇林的营建方法，特别是一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法。
技术介绍
森林通过光合作用吸收CO2，并将其固定于植被和土壤中，其具有良好的碳汇功能，通过森林固碳来减少大气中CO2的浓度是当前国际公认的控制气候变暖的有效途径。植物群落由不同生活型和功能型植物构成，在相同立地条件和经营措施下，其组成种的固碳能力是决定森林整体碳汇过程和大小的关键因素。因此，研究不同树种的固碳能力，筛选和培育高固碳能力树种，并研发高效碳汇林营建方法，对于提高造林质量，更好地发挥森林碳汇功能尤为重要。目前，亚热带东部碳汇林构建主要存在以下技术瓶颈：首先，当前亚热带东部碳汇林造林营林以传统林木栽植经验为参考，未从植物的生理生态机能角度判别固碳树种，进而界定植物群落物种组成及其配比；其次，在造林方式上，以人工植苗造林为主，多以阳性速生树种植配，幼林郁闭后林分竞争激烈，阳性物种大量入侵，林内灌草茂密、光照不足、通风较差，从而导致幼林林木死亡率高、生长缓慢、更新困难，常出现早衰、低质、低效的状况，使营建的“碳汇”林部分成为“碳源”林；另外，在抚育方式上，多以传统的林分抚育方法为主，常产生森林病虫害多发、林木质量差、林分稳定性和抵抗能力弱的状况，难以形成一个健康稳定的“碳汇”异龄混交植物群落。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法。为了实现上述目的，本专利技术所设计的一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法，其包括以下的步骤：步骤一，以亚热带东部不同地形的自然森林为对象，调查各植物群落的物种组成、物种优势度和每木胸径与生长高度，计算各植物群落的物种优势度以及地上碳储量(通过生物量折算)，并测定各植物群落的地形特征，以及每个物种与固碳能力密切相关的功能性状；上述功能性状有比叶面积、光合速率、气孔导度、干材密度等；步骤二，以植物群落各物种的优势度(多度)为权重，利用各物种的固碳功能性状值计算群落水平上的功能性状组成，且各功能性状单独计算，再利用结构方程模型，建立植物群落功能性状组成与地上碳储量的回归关系，并分析其随地形的变化特征；步骤三，根据步骤二中植物群落功能性状组成与碳汇功能的回归方程，筛选具有较高碳汇功能的植物群落类型，并以该类型植物群落为对象，按照其功能性状组成的权重大小排序，挑选其中对植物群落碳汇功能贡献率达到20％以上的物种，筛选出具有优良碳汇功能的固碳物种；步骤四，根据步骤二中植物群落功能性状组成和地上碳储量关系在不同地形上的变化特征，结合步骤三挑选的固碳植物物种库，进一步优化筛选适应不同立地条件的最佳物种清单；同时，结合步骤三中挑选的较高碳汇功能的植物群落类型，依据植物群落功能性状组成中各物种的权重比例，确定目标碳汇植物群落的物种数量配比关系；步骤五，综合考虑功能种类组成，数量配置、植配密度以及种植方法，最终形成不同立地高效碳汇林的造林或林分改造方案；步骤六，对营造成型的高效碳汇林进行幼林抚育、透光伐、间伐抚育和功能优势木培育等管理措施，达到稳定高效固碳林营建的目的；其中，步骤一中所述植物群落的地上碳储量是根据各样地所有木本植物地上总生物量折算，根据国际通用原则，地上碳储量是总生物量的一半；总生物量的计算按树木大小区别对待，其中，胸径大于5cm植物的地上生物量依据植物异速生长方程，见公式(1)；胸径小于5cm植物的地上生物量依据异速生长方程(2)；AGB＝0.0673×(ρ×DBH2×H)0.976(1)AGB＝1.34×exp{-5.40+1.65×ln(D)+0.885×ln(H)+3.31×ρ}(2)上述中AGB为地上生物量，DHB为树木胸径，ρ为干材密度，H为树高，D为基径；步骤二中所述基于固碳功能的植物群落功能性状组成计算根据公式(3)：上述中CWMX是基于X功能性状的植物群落功能性状组成，s是物种数量，pi是i物种在植物群落内的优势度，ti是i物种对应的功能性状值；其中，步骤二和步骤三的结构方程模型中植物群落功能性状组成与地上碳储量回归关系的显著性P值<0.005；地形因子与植物群落功能性状组成和地上碳储量关系显著性P值<0.05；结构方程模型被接受的P值>0.05。优选的，上述步骤五中所述造林或林分改造的整地方式为垦穴，挖穴的规格为50cm×50cm×35cm，表土回填。优选的，上述地形包括坡面、坡谷和山脊三个立地类型；上述步骤五中不同立地小区初植或留养密度分别为坡面和坡谷每亩约300株；山脊为每亩约330株。优选的，上述步骤六中幼苗抚育是指新造林后连续4年，每年5月中旬和9月中旬对幼林进行除草、松土、清除新植苗周围灌竹和扩穴抚育，促进幼林林分郁闭。优选的，上述步骤六中进行幼林抚育在新造林后的次年2月下旬对幼树施入俄罗斯产复合肥(N:P:K＝16％：16％：16％)每株100g；沟施，施后覆土；连续施肥3年。优选的，上述步骤六中所述林分透光伐抚育，经营的时间为12月至翌年1月底；其采伐强度≤15％；采伐的对象是枯立、风倒、弯曲、衰弱木和病虫害木；伐后剩余物仍放置林内自然腐烂，改良土壤。优选的，上述步骤六中所述间伐抚育采伐的强度为≤10％；采伐的对象为再次伐除风倒、枯立、弯曲、衰弱木和病虫害木；采伐间隔期为4年，保持功能目标木的适生生长，使森林组成和立地条件朝着健康、稳定的群落演替方向发展。本专利技术得到的一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法，考虑到林木功能性状深刻影响森林生态系统功能，其借助植物群落组成林木的功能性状组成配比与生态系统碳储量的关系，筛选具有高效固碳能力的物种，并确定植物群落内的物种组成配置比例，从而构建高质量和具有稳定结构的亚热带东部碳汇林。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果如下：首先，准确解决高效碳汇林营建中无法量化物种组成配比的技术难题，基于植物功能性状的群落构建理论中的质量比率科学假说(massratiohypothesis)，以植物群落功能性状组成为依据，使得群落物种组成配置定量化；其次，基于不同功能目标，优化配置目标功能物种，并以优化碳汇功能为导向，经过幼林抚育、间伐和功能优势木培育，形成规模化复层异龄混交林，增强植物群落稳定性，有效解决固碳人工林早期衰退，扭转碳汇林固碳能力普遍较弱的不利局面；再次，本专利技术具备易于建造、成本低、适应性强、生长好、成效高等优点。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进一步说明。实施例1(新建型)实施地点位于浙江省宁波市鄞州区天童林场，地理位于天童南山(29°47’496"N，121°47’780"E)，海拔200m，红壤、土地厚度≤90cm，微酸性。年均气温16.2℃，年均降雨量1386mm，年均蒸发量1320mm，年相对湿度82％。每年7-10月平均遭受2-3个热带风暴侵害。该林地前期为低质杉木人工林，有少量檫木更新，于2000年冬季采伐杉木整地改造。实验时间为2001年至2018年12月。本次实施全程采用本专利技术提供的一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法，具体步骤如下：步骤一，在宁波地区选择保存较为完好的鄞州天童、东钱湖、象山本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，以亚热带东部不同地形的自然森林为对象，调查各植物群落的物种组成、物种优势度和每木胸径与生长高度，计算各植物群落的物种优势度以及地上碳储量，并测定各植物群落的地形特征，以及每个物种与固碳能力密切相关的功能性状；步骤二，以植物群落各物种的优势度为权重，利用各物种的固碳功能性状值计算群落水平上的功能性状组成，且各功能性状单独计算，再利用结构方程模型，建立植物群落功能性状组成与地上碳储量的回归关系，并分析其随地形的变化特征；步骤三，根据步骤二中植物群落功能性状组成与碳汇功能的回归方程，筛选具有较高碳汇功能的植物群落类型，并以该类型植物群落为对象，按照其功能性状组成的权重大小排序，挑选其中对植物群落碳汇功能贡献率达到20％以上的物种，筛选出具有优良碳汇功能的固碳物种；步骤四，根据步骤二中植物群落功能性状组成和地上碳储量关系在不同地形上的变化特征，结合步骤三挑选的固碳植物物种库，进一步优化筛选适应不同立地条件的最佳物种清单；同时，结合步骤三中挑选的较高碳汇功能的植物群落类型，依据植物群落功能性状组成中各物种的权重比例，确定目标碳汇植物群落的物种数量配比关系；步骤五，综合考虑功能种类组成，数量配置、植配密度以及种植方法，最终形成不同立地高效碳汇林的造林或林分改造方案；步骤六，对营造成型的高效碳汇林进行幼林抚育、透光伐、间伐抚育和功能优势木培育管理措施，达到稳定高效固碳林营建的目的；其中，步骤一中所述植物群落的地上碳储量是根据各样地所有木本植物地上总生物量折算，根据国际通用原则，地上碳储量是总生物量的一半；总生物量的计算按树木大小区别对待，其中，胸径大于5cm植物的地上生物量依据植物异速生长方程，见公式(1)；胸径小于5cm植物的地上生物量依据异速生长方程(2)；AGB＝0.0673×(ρ×DBH...

【技术特征摘要】
1.一种基于植物群落性状功能配比的亚热带东部碳汇林构建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，以亚热带东部不同地形的自然森林为对象，调查各植物群落的物种组成、物种优势度和每木胸径与生长高度，计算各植物群落的物种优势度以及地上碳储量，并测定各植物群落的地形特征，以及每个物种与固碳能力密切相关的功能性状；步骤二，以植物群落各物种的优势度为权重，利用各物种的固碳功能性状值计算群落水平上的功能性状组成，且各功能性状单独计算，再利用结构方程模型，建立植物群落功能性状组成与地上碳储量的回归关系，并分析其随地形的变化特征；步骤三，根据步骤二中植物群落功能性状组成与碳汇功能的回归方程，筛选具有较高碳汇功能的植物群落类型，并以该类型植物群落为对象，按照其功能性状组成的权重大小排序，挑选其中对植物群落碳汇功能贡献率达到20％以上的物种，筛选出具有优良碳汇功能的固碳物种；步骤四，根据步骤二中植物群落功能性状组成和地上碳储量关系在不同地形上的变化特征，结合步骤三挑选的固碳植物物种库，进一步优化筛选适应不同立地条件的最佳物种清单；同时，结合步骤三中挑选的较高碳汇功能的植物群落类型，依据植物群落功能性状组成中各物种的权重比例，确定目标碳汇植物群落的物种数量配比关系；步骤五，综合考虑功能种类组成，数量配置、植配密度以及种植方法，最终形成不同立地高效碳汇林的造林或林分改造方案；步骤六，对营造成型的高效碳汇林进行幼林抚育、透光伐、间伐抚育和功能优势木培育管理措施，达到稳定高效固碳林营建的目的；其中，步骤一中所述植物群落的地上碳储量是根据各样地所有木本植物地上总生物量折算，根据国际通用原则，地上碳储量是总生物量的一半；总生物量的计算按树木大小区别对待，其中，胸径大于5cm植物的地上生物量依据植物异速生长方程，见公式(1)；胸径小于5cm植物的地上生物量依据异速生长方程(2)；AGB＝0.0673×(ρ×DBH2×H)0.976(1)AGB＝1.34×exp{-5.40+1.65×ln(D)+0.885×ln(H)+3.31×ρ}(2)上述中AGB为地上生物量，DHB为树木胸径，ρ为干材密...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎恩荣，李修鹏，田文斌，杨同辉，王良衍，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：上海,31